DE137252C

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Publication number: DE137252C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

KLASSEGREAT

Die bis jptzt zur Ausführung gelangten elektrischen Antriebe von Eisenbahnfahrzeugen sind immer so angeordnet worden, dafs, im Grundrifs betrachtet, entweder die Motoren und Getriebe ganz zwischen den Rädern, oder die Motoren zwischen den Rädern und die Getriebe aufserhalb der Räder, oder endlich die Motoren aufserhalb der Räder und die Getriebe zwischen den Rädern liegen. Bei Fahrzeugen für Strafsenbahnbetrieb ist nur die erste Art der Anordnung angewendet worden. Infolge davon befinden sich die Motoren und Getriebe — seien es Schnecken- oder Zahnradgetriebe — unter dem Wagenboden zwischen den Rädern. Diese Anordnung hat eine Erschwerung der Instandhaltung der Motoren und Getriebe zur Folge. Zweck der vorliegenden Erfindung ist, für Strafsenbahnfahrzeuge und allgemein für Eisenbahnfahrzeuge eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, welche, ohne dafs das verfügbare Lichtraumprofil überschritten wird, eine Anordnung des Motors und gleichzeitig des Getriebes aufserhalb der Räder gestattet. The electrical drives for railway vehicles that were implemented up to now have always been arranged in such a way that, viewed in outline, either the motors and gears entirely between the wheels, or the motors between the wheels and the Gearboxes outside the wheels, or finally the motors outside the wheels and the Transmission lie between the wheels. In the case of vehicles for streetcar operation, only the first type of arrangement has been applied. As a result of this are the engines and Gears - be it worm or gear gears - under the floor of the car between the wheels. This arrangement has made the maintenance of the engines and engines more difficult Transmission result. The purpose of the present invention is for streetcar vehicles and generally to create a drive device for railway vehicles which, without dafs the available clearance profile is exceeded, an arrangement of the engine and at the same time of the gearbox outside the wheels.

Die Erfindung wird auf solche Fahrzeuge beschränkt, bei welchen die Lagerungen auf den über die Räder hinaus verlängerten Achsschenkeln ruhen. Sie erstreckt sich indessen sowohl auf Fahrzeuge, bei welchen zwischen dem eigentlichen Wagenkasten und dem mit ihm steif verbundenen Wagenkastenrahmen oder Hauptrahmen g und den Achsenlagern a_x a₂ nicht nur eine Federung eingeschaltet ist, als auch auf Fahrzeuge, bei welchen zwischen dem Rahmen g und den Achsenlagern a_x a.₂ zwei Federungen J₁ und/₂ eingeschaltet sind.The invention is limited to those vehicles in which the bearings rest on the steering knuckles which are extended beyond the wheels. However, it extends both to vehicles in which between the actual car body and the rigidly connected car body frame or main frame g and the axle bearings a _x a ₂ not only a suspension is switched on, as well as to vehicles in which between the frame g and the axle bearings a _x a. ₂ two suspensions J ₁ and / _{2 are} switched on.

Dabei trägt die Federung f_x das sogenannte Wagenuntergestell oder den Fahrrahmen t auf den Achslagern a_x und a.₂ und die auf dem Untergestell t sitzende Federung/₂ alsdann den Rahmen g. The suspension f _x carries the so-called trolley frame or the chassis t on the axle bearings a _x and a. ₂ and the suspension / ₂ sitting on the base t then the frame g.

Die Figuren stellen den Fall mit 2 Federungen dar, weil dieser die häufigere und vollkommenere Einrichtung darstellt.The figures show the case with 2 suspensions because this is the more common and represents more perfect establishment.

Der Raum, welcher unterhalb des Wagenbodens aufserhalb der Räder übrig bleibt, ist zu einem grofsen Theil durch das Untergestell, die Federungen und die Achsbüchsen eingenommen. Die Antriebsvorrichtung kann daher keine umfangreiche und in sich starre Construction sein. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Construction, welche sich in diesem Räume unterbringen läfst, ohne die Construction des Wagenuntergestells und der Federung zu beeinträchtigen. Die Antriebsvorrichtung besteht aus dem Schneckengehäuse, enthaltend das Schneckengetriebe und die beiden Lager der Schnecke, ferner aus dem Motor mit 2 Lagern des Ankers und aus der Verbindungswelle ohne eigene Lager zwischen der Schneckenwelle und Ankerwelle. Diese Antriebsvorrichtung kann unter Beibehaltung ihres Wesens einzeln oder zu zweien eine Wagenachse antreiben. Dabei können gleichzeitig die beiden Achsen des Fahrzeuges durch je einen oder je zwei Motoren angetrieben sein. Der häufigste Fall wird der sein, dafs ein Motor JM₁ die Achse a_x des Räderpaares r_i antreibt auf der einen Seite des Fahrzeuges, und ein zweiter Motor die Achse a.₂ des Räderpaares r.₂ auf der andern Seite des Fahrzeuges, wobei beide Motoren im Sinne der Längen-The space which remains below the floor of the wagon outside of the wheels is largely taken up by the underframe, the suspension, and the axle sleeves. The drive device can therefore not be an extensive and inherently rigid construction. The present invention relates to a construction which can be accommodated in this space without affecting the construction of the chassis and the suspension. The drive device consists of the worm housing, containing the worm gear and the two bearings of the worm, also of the motor with 2 bearings of the armature and of the connecting shaft without its own bearings between the worm shaft and armature shaft. This drive device can drive a carriage axle individually or in pairs while maintaining its nature. The two axles of the vehicle can be driven by one or two motors at the same time. The most frequent case will be that a motor JM ₁ drives the axle a _{x of} the pair of wheels r _i on one side of the vehicle, and a second motor drives the axle a. _{2 of} the pair of wheels r. ₂ on the other side of the vehicle, both motors in the sense of the length

ausdehnung des Fahrzeuges zwischen den Achsen liegen, und zwar jeder so nahe als möglich an dem von ihm nicht angetriebenen Rade, zum Zweck, die Verbindungswelle zwischen Schneckengehäuse und Motor möglichst lang zu machen. Es ändert sich aber nichts Wesentliches an der Anordnung, wenn die Verbindungswellen so verlängert werden, dafs die Motoren im Sinne der Längsrichtung des Fahrzeuges aufserhalb der Räder zu liegen kommen.expansion of the vehicle between the axles, each as close as possible on the wheel not driven by it, for the purpose of the connecting shaft to make it as long as possible between the worm housing and the motor. But it is changing nothing essential to the arrangement if the connecting shafts are lengthened so that the motors are located outside the wheels in the longitudinal direction of the vehicle come.

Für die Erfindung ist nunmehr wesentlich, dafs die Achsen der beweglichen Theile sämmtlich seitlich aufserhalb der Radspur liegen. Dadurch kommen das Schneckengetriebe sammt Gehäuse sowie die Verbindungswelle zwischen Schneckengetriebe und Motor ganz aufserhalb der Radspur zu liegen. Vom Motor selbst kommen höchstens einzelne Theile seines Gehäuses ein wenig innerhalb der Radspur zu liegen. Das Schneckenrad des Schneckengetriebes ist auf den Achsschenkel aufgekeilt. Das Schneckengehäuse, welches die Lager der Schnecke trägt, ist mit dem betreffenden Achslager fest verbunden oder sogar zusammengegossen. Das Schneckengehäuse hat also im Gegensatz zu dessen bekannter Anwendung innerhalb der Radspur keine eigenen Lager. Das Schneckengehäuse erscheint auch einseitig gelagert. Diese Anordnung ist der im Uebrigen wesentlich gleichen Anordnung vorzuziehen, bei welcher das eine Achslager in zwei schmälere, zu beiden Seiten des Schneckenrades liegende kürzere Achslager aufgetheilt wird. Der bei jedem Schneckengetriebe auftretende seitliche Schub, der sowohl nach innen als nach aufsen gerichtet sein kann, wird durch Anläufe (Bunde) des Achszapfens im Achslager aufgenommen. Das Schneckengetriebe selber besteht aus dem bei dieser Anordnung eintheilig ausführbaren Schneckenrad % und der Schnecke s. Die Schnecke s sitzt auf einer.Welle, welche mit einer geeigneten . Stofslagerung d zur Aufnahme des Längsschubes der Schneckenachse versehen ist. Die Achse der Schnecke ist aufserdem mit der einen Hälfte einer Gelenkkuppelung A₁ oder mit einem Ansatz für eine in sich biegsame Welle versehen. Das Schneckengehäuse selber ist in einen Obertheil ο und in einen Untertheil u gespalten. Der Untertheil u dient als Schmierbehälter für das Schneckengetriebe und kann ohne Berührung der mit dem Obertheil ο fest verbundenen Achsbüchse nach unten weggenommen werden, zum Zwecke der Prüfung des Schneckenrades und der Ersetzung des Schmiermittels. Das Schneckengehäuse hat, wenn das Schneckengetriebe arbeitet, das Bestreben , sich um die angetriebene Achse des Fahrzeuges zu drehen. Die Achsgabelführung der mit dem Gehäuse fest verbundenen Achsbüchse vermag die nöthige Führung nicht zu' bewirken. Das Schneckengehäuse ist starr verbunden mit einem Balken b von hinreichender Länge, dessen freies Ende gelenkig und federnd mit einem geeigneten Punkt des Wagenuntergestells t oder ebenso gut mit einem benachbarten Punkt des Wagenrahmens g verbunden ist. Dieser Balken b sichert die Lage der Schnecken achse, welche vorzugsweise angenähert waagrecht gewählt wird. Die Führung durch den Balken b ist, wenn von der durchaus zulässigen Lockerung seiner Verbindung mit dem Wagenuntergestell abgesehen wird, eine Kreisbogenführung, die Führung in der Achsgabel ist indessen so locker, dafs Klemmungen nicht auftreten werden, auch wenn der Balken b selbst nur wenig locker am Untergestell eingehängt ist. Das Schneckengehäuse mit sammt der in ihm gelagerten Schnecke und Schneckenachse ist gegen die angetriebene Wagenachse nicht abgefedert.It is now essential for the invention that the axes of the movable parts all lie laterally outside the wheel track. As a result, the worm gear together with the housing and the connecting shaft between the worm gear and the motor come to lie completely outside the wheel track. From the engine itself, at most individual parts of its housing come to lie a little within the wheel track. The worm gear of the worm gear is keyed onto the steering knuckle. The worm housing, which carries the bearings of the worm, is firmly connected or even cast together with the relevant axle bearing. In contrast to its known application, the worm housing has no bearings of its own within the wheel track. The snail shell also appears to be supported on one side. This arrangement is to be preferred to the arrangement, which is otherwise essentially the same, in which one axle bearing is divided into two narrower, shorter axle bearings on both sides of the worm wheel. The lateral thrust that occurs with every worm gear, which can be directed both inwards and outwards, is absorbed by lugs (collars) of the axle journal in the axle bearing. The worm gear itself consists of the one-holy executable in this arrangement the worm wheel and the worm% s. The screw s sitting on einer.Welle which with a suitable. Material storage d is provided to absorb the longitudinal thrust of the screw axis. The axis of the worm is also provided with one half of an articulated coupling A ₁ or with an attachment for an inherently flexible shaft. The snail shell itself is split into an upper part ο and a subpart u. The lower part and serves as a lubricant reservoir for the worm gear and can be taken away without touching the fixed to Achsbüchse ο with the upper part down, for the purpose of testing the worm wheel and the replacement of the lubricant. When the worm gear is working, the worm housing tends to rotate about the driven axle of the vehicle. The axle fork guide of the axle bushing, which is firmly connected to the housing, cannot provide the necessary guide. The worm housing is rigidly connected to a beam b of sufficient length, the free end of which is articulated and resiliently connected to a suitable point on the carriage frame t or equally well to an adjacent point on the carriage frame g . This bar b secures the position of the screw axis, which is preferably chosen to be approximately horizontal. The guidance through the beam b is, if one ignores the perfectly permissible loosening of its connection with the carriage frame, a circular arc guidance, the guidance in the axle fork is so loose that jamming will not occur, even if the beam b itself is only slightly loose is attached to the base. The worm housing, together with the worm and worm axis stored in it, is not cushioned against the driven carriage axis.

Das Motorgehäuse mit den Lagern für den Anker ist am Hauplrahmen g befestigt. Im Allgemeinen wird das Gehäuse des Motors in die Eisenconstruction des Rahmens g so eingebaut werden können, dafs es zur Festigkeit dieses Rahmens beiträgt. Das Motorgehäuse wird im Allgemeinen an eine Stelle des Längsträgers des Rahmens g zu liegen kommen. Dieser Längsträger wird an dieser Stelle abgekröpft oder unterbrochen werden müssen und es mufs alsdann das Gehäuse des Motors die Abkröpfung oder die Unterbrechung dieses Längsträgers so ausfüllen, dafs der Rahmengdie erforderliche Festigkeit behält.The motor housing with the bearings for the armature is attached to the main frame g. In general, the housing of the motor will be able to be built into the iron structure of the frame g in such a way that it adds to the strength of this frame. The motor housing will generally come to lie at a point on the side member of the frame g. This longitudinal beam will have to be cranked or interrupted at this point and the housing of the motor must then fill the bend or the interruption of this longitudinal beam in such a way that the frame retains the required strength.

Infolge der Federungen des Rahmens g, welcher den Motor fest trägt, gegen die Achslager der von dem betreffenden Motor angetriebenen und das Schneckengehäuse ungefedert tragenden Achse erfolgen bei der Bewegung des Fahrzeuges relative Bewegungen zwischen Schneckengehäuse und Motor in allen Richtungen des Raumes. Es nehmen daher die Achse der Schnecke und die Achse des Motorankers alle möglichen, im Allgemeinen windschiefen Lagen, zu einander ein, wenn auch dabei Winkel von mehr als einigen wenigen Graden nicht auftreten werden. Die Motorwelle ist daher mit der Schneckenwelle durch eine biegsame Welle, vorzugsweise durch eine Welle mit Universalgelenken, verbunden. Die Schneckenwelle besitzt kein Spiel der Länge nach; ebensowenig ist die Gelenkwelle ausziehbar oder verkürzbar. Die durch das Federspiel des Fahrzeuges verursachten Aenderungen in der Entfernung von Schneckengehäuse und Motor müssen daher durch ein der Ankerwelle gestattetes Längsspiel in ihren Lagern aufgenommen werden.As a result of the suspension of the frame g, which firmly supports the motor, against the axle bearings of the axle driven by the relevant motor and unsprung supporting the worm housing, relative movements between the worm housing and the motor occur in all directions of space when the vehicle is moving. The axis of the worm and the axis of the motor armature therefore assume all possible, generally crooked positions relative to one another, even if angles of more than a few degrees will not occur. The motor shaft is therefore connected to the worm shaft by a flexible shaft, preferably by a shaft with universal joints. The worm shaft has no lengthwise play; The cardan shaft cannot be extended or shortened either. The changes in the distance between the worm housing and the motor caused by the spring play of the vehicle must therefore be absorbed by the armature shaft's longitudinal play in its bearings.

Diese Anordnung kann mit einer vollständigen Isolirung des Motors vom Wagengestell undThis arrangement can be achieved with a complete insulation of the motor from the carriage frame and

vom Schneckengetriebe versehen werden und zwar so, dafs das Motorgehäuse am Rahmen g isolirt befestigt ist und die Kuppelung k₂ oder k_x oder die Gelenkwelle selbst durch eingesetzte isolirende Scheiben isolirend gemacht wird.are provided by the worm gear in such a way that the motor housing is attached to the frame g in an insulated manner and the coupling k ₂ or k _x or the cardan shaft itself is made insulating by inserting insulating disks.

Wesentlich dieselbe Anordnung bleibt anwendbar, wenn das Untergestell t die Rolle eines sogenannten Drehgestelles übernimmt und der Rahmen g der Hauptrahmen des Fahrzeuges ist.Much the same arrangement remains applicable if the underframe t takes on the role of a so-called bogie and the frame g is the main frame of the vehicle.

In diesem Falle werden alsdann beim Befahren von Curven die gegenseitigen Abweichungen von Schneckenachse und Motorachse in der waagrechten Ebene gröfser, während sie in lothrechten Ebenen wesentlich nicht beeinflufst werden.In this case, the mutual deviations are then when negotiating curves The screw axis and motor axis are larger in the horizontal plane, while they are considerably larger in perpendicular planes are not influenced.

Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt eine Vereinfachung der Anordnung nach Fig. 1, die darin besteht, dafs auf die Federung des Untergestelles t auf den das Schneckengetriebe tragenden Achsschenkel verzichtet wird. In diesem Falle finden keine Bewegungen der Achsbuchse in der Achsgabel des Untergestelles t statt. Die Achsbuchse kann daher fest am Untergestell t sitzen und deshalb kann auch das mit der Achsbuchse fest verbundene Schneckengehäuse fest mit dem Untergestell verbunden werden, d.h. es kann einen festen Theil desselben bilden. Als Entwickelungsform der Construction nach Fig. 1 betrachtet, unterscheidet sie sich durch die Verschmelzung des Balkens b mit dem Untergestellrahmen t. The arrangement according to FIG. 3 shows a simplification of the arrangement according to FIG. 1, which consists in the fact that the suspension of the underframe t on the steering knuckle carrying the worm gear is dispensed with. In this case, the axle bushing does not move in the axle fork of the underframe t . The axle bushing can therefore sit firmly on the underframe t and therefore the worm housing firmly connected to the axis bushing can also be securely connected to the underframe, that is to say it can form a fixed part of the same. Considered as a development form of the construction according to FIG. 1, it differs in the merging of the beam b with the underframe frame t.

Diese Anordnung ist etwas einfacher, hat aber den Nachtheil, dafs das Gewicht der gegen die angetriebene Achse nicht abgefederten Theile erheblich vergröfsert- wird.This arrangement is somewhat simpler, but it has the disadvantage that the weight of the opposite the driven axle is considerably enlarged with parts that are not sprung.

Claims

Patent Claims:

1. Drive device for electric railway vehicles with external axle bearings by means of an electric motor, worm gear and flexible or articulated intermediate shaft between the two, characterized in that at the same time the axes of the rotating parts of the motor, worm and intermediate shaft lie outside the wheel track by the housing (ou) of the worm gear is firmly connected to the axle bearing in question and has a guide on the undercarriage (or bogie) frame (t) , which secures the position of the screw axis, while the housing of the motor (In ₁ ) is inserted into the longitudinal member (g) of the car body frame and in the car body floor extending beyond the wheel track is installed.

2. Drive device according to claim 1, in which the suspension on the axle journal bearing the worm gear is omitted, characterized in that the housing (0 u) of the worm gear firmly connected to the relevant axle bearing with the undercarriage (or bogie) frame (t ) is firmly connected.

1 sheet of drawings.